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遗传密码的破译》教学设计 边瑞


分类:课题研究   点击:221 次  发布:2020-10-28



《遗传密码的破译》教学设计

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一、教学理念

依据高中生物课程标准的四个基本理念提高生物科学素养,面向全体学生,倡导探究性学习,注重与现实生活的联系。我在本节课中设置了两个能使全体学生都参与的课堂活动,充分调动每位学生的积极性,沿着生物科学发展史,运用建构主义学习理论,渗透假说演绎的科学研究方法,植入实验设计的一般原则,让学生深刻领悟生物学家在研究过程中所持有的观点及解决问题的思路和方法,从而提高学生的理性思维和科学探究能力等生物学科核心素养。

二、教学分析

1教材分析

《遗传密码的破译》位于人教版新课程标准高中生物必修2第4章第3节,属于选学内容,但它是高中生物知识体系中,分子遗传学的重要组成部分,而且本节也蕴涵着丰富的科学史,若加以优化非常有利于培养学生理性思维和科学探究的生物学科核心素养。同时本节内容在2019年的高考中也有体现,由于多数教师在实际的教学中对本节内容重视不够,直接跳过此节内容,2019年的高考中这道题的得分率是六道选择题中最低的一道,难度系数达到了0.29。

2学情分析

高二的学生已经学习了组成生物体蛋白质的氨基酸种类、DNA和RNA的结构、基因表达过程中的转录与翻译等相关知识。此时学生已经具有一定的观察推理,逻辑思维能力。而本节课涉及到从分子水平上探究遗传密码的阅读方式和破译过程,内容抽象,学习起来有一定难度。

三、教学目标

1.通过小组合作,构建物理模型,对遗传密码的阅读方式进行演绎推理,并结合克里克的实验,说明非重叠阅读方式成立的理由。

2.在教师的指导下,通过小组合作,完善遗传密码破译的实验方案,并对实验方案进行评价与修正。

3.通过感受和重温科学家的思维历程,体验科学探究的方法和态度,认同遗传密码的破译对生物学发展的重要意义。

 四、教学重难点

1)教学重点:遗传密码阅读方式的发现过程,无细胞系统破译遗传密码的实验设计。

2)教学难点:遗传密码阅读方式的发现过程及第一个遗传密码的破译过程。

五、教学策略和手段

  1、布置课前导学案(学生课前自主学习)和课后作业来提高学习效率。

  2、运用假说演绎的科学研究方法体验科学家发现遗传密码阅读方式的思维历程,理解科学的本质以及科学研究的方法和态度。

3、设置问题串来引导学生在遵循实验设计的原则基础上参照翻译的过程去完善实验破译第一个遗传密码。

六、课前准备: 提前布置给学生完成下列内容,自主学习。

1、克里克的实验证据:

克里克以        为实验材料,研究其中某个基因的                        的影响。克里克发现,在相关碱基序列中增加或者删除       碱基,都不能产生正常功能的蛋白质;而当增加或者删除______个碱基时,却合成了具有正常功能的蛋白质。

克里克是第一个用实验证明遗传密码以_________________方式阅读的科学家。

2、遗传密码对应规则的发现:

尼伦伯格和马太采用了                        技术。他们在每个试管中分别加入一种氨基酸,再加入                       的细胞提取液,以及人工合成的                       ,结果加入了苯丙氨酸的试管中出现了________________。

实验结果说明:           导致了多聚苯丙氨酸的合成。结合克里克得出的______________________的实验结论,结果说明与苯丙氨酸对应的密码子应该是      

七、教学过程:(一课时)

 

教学环节

教师的组织和引导

学生活动

教学意图

联系时事 导入新课

 

 

教师借助于多媒体播放与新冠肺炎疫情及抗疫有关的图片

思考:新冠肺炎给我们的生活带来的影响,在大自然面前,人类探索的脚步从未停止。

触动学生心灵,激发学生兴趣,进而引出课题,明确学习目标。

温故旧知 发现问题

 

 

引导学生复习基因表达的相关知识,当复习到翻译过程中信使RNA上三个碱基组成三联体编码一个氨基酸时,引入理论科普学家伽莫夫的观点三联体中的碱基可能被重叠阅读?这一观点正确吗?

告知学生基于现有技术人们是无法直接观察分子水平的翻译过程的,适时举例点播孟德尔发现遗传定律,摩尔根发现基因在染色体上也是无法直接观察的,用了什么科研发发来解决呢?

回顾假说演绎法一般分为几个步骤。

面对已有问题可以做出什么假说呢?

 

 

学生集体回顾旧知

 

 

迫切想知道这一观点正确与否。

 

 

 

自然而然想到假说演绎法

回顾假说演绎的一般步骤

 

 

 

 

培养学生的批判性思维,

 

从而渗透进去假说演绎的科研方法

 

利用已有的科研方法去解决新发现的问题

演绎推理构建模型

 

围绕假说演绎法的四个步骤展开,学生在发现问题的基础上就会提出非重叠阅读和重叠阅读两种假说,那么基于不同的阅读方式翻译的多肽链有什么不同呢?

接下来首先向学生讲明我们要用到的教具彩色磁卡,每一种颜色的磁卡代表一种氨基酸,每一张彩色磁卡的右下角都标有遗传密码,至于每种颜色的磁卡代表什么氨基酸,我们不需要去查询密码子表,只需要按照阅读出的遗传密码序列对彩色磁卡进行排序,教师用模型模拟基于不同假说翻译的多肽链

 

 

到底哪种假说正确呢?接下来进行演绎推理,把基于两种假说的六种情况分别分给六个学习小组,推理翻译的多肽链的变化。

 

 

 

 

引导学生进行纵向对比分析得出

推论一

推论二

再次提问:哪种推论正确呢?

由于受条件限制我们无法亲自去做实验来验证,指导学生阅读教材,通过科学家的实验来验证推论。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

学生跟随教师思路直观感受基于两种假说的多肽链模型

 

学生在老师指导下小组内合作完成探究结果。对比原肽链观察分析新肽链发生的变化。每组派出一名代表来展示探究结果,并说明新肽链发生的变化。

学生阅读教材有关克里克的实验,对比分析发现克里克的实验及结果与我们刚才所作的推论一是吻合的,进而就可以证明假说一是正确的。

从而得出结论:遗传密码是以非重叠式的阅读方式阅读的。

 

 

 

 

让学生感知不同阅读方式翻译的结果是不同的。

使学生更真实、更直观地体验科学家发现遗传密码的阅读方式的过程

通过模拟,把抽象的过程形象化,也锻炼了学生的观察对比分析的能力

通过动脑、动手,让学生真正成为学习的主体,把抽象复杂的生命现象,转化为直观具体的模型,加深对假说演绎这一科学研究方法的理解,培养了学生的动手实践、合作交流理性思维、语言表达的能力

合作探究破译密码

 

在重温了遗传密码的阅读方式基础上,引领学生去体验第一个遗传密码的破译过程,通过以下的问题串:

64种密码子是如何破译的呢 ?

什么生理过程涉及到了遗传密码与氨基酸的对应关系?

从碱基组成种类上来看,你会首先选择哪一类遗传密码来破译呢?

如何才能得到只含一种碱基的信使RNA呢?

UUU编码哪种氨基酸?实验设计我们需要遵循什么原则? 

 

本实验的自变量是和因变量又是什么呢?教师展示提示内容(提供几十只试管,和20种氨基酸纯溶液)

 

层层递进,让学生对实验设计有一个大致的思路,然后依照体外合成蛋白质的思路,小组内讨论合作共同完成学案上的实验方案,请同学来展示小组的实验方案

分析尼伦伯格和马太的蛋白质合成实验,破译了第一个遗传密码。

布置学生问读课本中的实验过程并思考下列问题:

1)、为什么要除去细胞提取液中的DNAmRNA

2)、要让实验更具有说服力,你觉得是否要设计对照实验,如何设计?

介绍此后的六七年里,科学家正是沿着体外合成蛋白质的思路,不断地改进实验方法,破译出了全部的密码子,并编制出了密码子表

 

 

 

 

 

单一变量原则,对照原则,科学性,可行性等等….

 

自变量氨基酸的种类不同,因变量有无多肽链合成

 

 

结合老师的问题,学生讨论实验设计思路。

 

 

学生展示实验设计方案,全班学生自由发言对实验方案进行评价和修正

 

 

 

 

思考并回答相关问题

 

 

 

让学生体会科学发展由简单到复杂的一般规律

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

引导学生大胆提出不同的实验思路,激发学生之间的思想碰撞

 

 

 

 

 

体验科学探究的方法和态度

让学生感受科学探究的不易

学以致用巩固提升

 

引导学生回顾本节课学习的内容

学习了本节课你还有什么疑问或收获?

留给学生思考的空间

选择有针对性的课堂练习及时巩固提升

自主总结,思考回答问题

留给学生思考的空间,激发学生的想象力和创造力,从而承担该有的社会责任和义务

八、板书设计(见录像课)

在教师的引导下学生借助板书构建模型,发展科学探究和科学思维

 

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九、教学反思:

在教学过程中,学生的学习兴趣浓厚,课堂气氛活跃。每一位学生都参与到课堂的学习中,积极主动交流合作,体会更多的是分享的快乐和成功的喜悦。更好的实现了科学探究和思维能力的提升以及情感的升华。自从踏上三尺讲台,教书育人的初心从未改变,我将不负韶华,只争朝夕,只为把每一节“生物课都上出科学的味道

 







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